一种小型的干眼检测设备的制作方法

本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种小型干眼检测设备。

背景技术：

干眼症医学称为角膜干燥症，是一种结膜角膜不能湿润的炎症反应。这种疾病可能是由于泪液中的水分或黏液成分少或眼表保护机制紊乱所导致的眼表疾病。它是眼科发病率最高的的眼表疾病之一。在美国方面的调查显示，在65～84岁的人群中有14.6％即430万的人口患有干眼，五人中既有一位干眼症患者。日本为17.0％，澳大利亚为10.3％。中国至今虽无明确的干眼流行病学的调查结果但基于中国的卫生条件和环境状态，其发病率可能较美国更高。干眼症发病由多方面因素导致，例如眼表组织和泪膜的缺失，脂质层分泌异常，其他疾病的引起的并发症等。

目前，国内干眼诊断方法主要包括侵入式的泪膜破裂时间检测、Schirmer I及II试验(即泪液分泌实验)，裂隙灯检查等。泪液量的检查使用面线进行泪液基础产生量的测量，将标准棉线防止在下眼睑外侧，嘱患者向前注视，15s后棉线变红色部分少于9mm为阳性；此检查需要患者在眼睑部防止棉线，同时需要注视不能瞬目检查繁琐且危害患者眼睛。泪膜稳定性测量使用荧光素染色法测量泪膜破裂时间，少于10s为阳性。此方法需滴入荧光素到患者眼睛，危害性强且繁琐。因此，上述干眼检查方法需要使用化学试剂滴入，影响患者身体健康以及检查的感受，而且检查过程繁琐，时间周期长，致使部分患者主动放弃治疗此类疾病，对患者眼部健康埋下隐患。在诊断方面较依赖医务检查人员的主观判断。同时国内少数医院引进国外大型干眼检测设备。此类国外设备较为庞大，价格昂贵，检测繁琐。由于干眼检查设备国内只有少数三甲医院使用，普及率低，同时由于设备稀缺致使检查过程周期较长，流程繁琐，影响了检查的质量与速度。目前由于以Placido环形光源作为照明光源是使干眼检测设备体积庞大的原因之一。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是，提出了一套简单、无侵入、测量简便，且可大量应用的小型干眼检测设备，可在医院门诊普及，操作简单，测量结果快速且精准，提高了诊断效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种小型干眼检测设备，包括成像系统和干眼检测系统；所述成像系统包含筒形Placido环照明系统、环形照明光源、工业相机、具有十字标定的光学结构、焦距调节控制系统；其中，筒形Placido环照明系统、环形照明光源、工业相机、光学结构、焦距调节控制系统具集成在成像系统壳体内部；筒形Placido环照明系统位于一与眼部贴合的封闭结构，筒形Placido环照明系统后端连接光学结构的前端；封闭结构侧壁中涂有分布不均的圆环；环形照明光源设置在封闭结构后端；工业相机与光学结构对应放置，且工业相机放置在焦距调节控制系统上；光学结构的标定位上有十字标定；干眼检测系统根据成像系统获得的图像对干眼症状进行诊断。

进一步，环形照明光源包括八个LED圆环灯泡，其中六个白光LED灯泡、两个红外LED灯泡。

进一步，环形照明光源可以切换红外与白光两种光源适用与不同模块检测的需求。

进一步，所述干眼检测系统包括数据处理控制系统、泪膜破裂时间测量系统模块、泪河高度检测系统模块、泪膜脂质层形态测量模块和睑板腺成像模块；所述数据处理控制系统对采集的图像进行处理，并对测量结果进行分析处理。

进一步，所述数据处理控制系统控制环形照明光源的点亮、关闭或者亮度调节。

进一步，所述泪膜破裂时间测量系统模块使用筒形的Placido光源，使检查者眼部充满Placido环，实时处理拍摄影像前后帧中环形边缘的变化，分析检测出干眼病患者泪膜的破裂时间与破裂的位置标定。

进一步，所述泪河高度检测系统模块使用环形白色照明光源来测定泪河高度及泪河位置。

进一步，所述泪膜脂质层形态测量模块通过对图像进行图像增强处理，在PC显示端实时观察脂质层厚度的变化情况。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明干眼检测设备该设备体积小，灵活便携，适于配置在各级医院的眼科门诊中；该设备实时性强，诊断精确，便于观察，可以提供给医生准确的病情报告与病患图像；能够支持多种传输，患者检查后可将患者检查情况总结报告上传患者电子病例档案，这在未来的大数据时代有巨大的发展空间；

(2)本发明使用PC机将患者的信息实时的上传云端保存，方便了患者治疗的同时也给医生日后对患者的疾病判断提供依据；实施性能强大，快速的得出诊断结果，有利缓解患者就诊的急躁情绪；

(3)本发明大大缩小有台式机体积大，降低了制作成本；设备灵活度高，支持无线或有线将测量结果输出数据终端，满足测量结果存储要求；设备的贴眼式结构使测量的标定结果固定，保证了测量结果的稳定性；

(4)由于设备的桶形Placido环结构，大大降低了抖动误差，也提高了患者接受检查的舒适程度；本发明在设备结构的摄像中心设定十字把心，患者测试时眼睛保持看着把心可以有效防止眼睛的转动与受测者的抖动，可以为算法的处理提供良好的“健康”图像；

(5)新型的封闭结构采用球型的外形结构封闭圆筒结构，防止外界光源的干扰，同时内部光源结构通过球面漫反射使光源充满整个结构，使环形结构投影在角膜上。

附图说明

图1是小型干眼检测设备侧视图。

图2是小型干眼检测设备俯视图。

图3是小型干眼检测设备正视图。

图4是干眼检测系统组成示意图。

具体实施方式

容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明小型干眼检测设备的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。

结合附图。图1为本发明小型干眼检测设备的系统结构示意图，包括设备成像系统和干眼检测系统。

成像系统包含筒形Placido环照明系统2、环形照明光源3(包括白光光源和红外光源)、彩色工业相机6、有十字标定的光学结构4(镜头)、焦距调节控制系统7，SD储存卡与USB设备接口，其中筒形Placido环照明系统2、环形照明光源3、彩色工业相机、有十字标定的光学结构4、焦距调节控制系统、SD储存卡与USB设备接口都集成在成像系统设备内部。具体结构为，筒形Placido环照明系统2外端设有贴合眼部的封闭结构1，筒形Placido环照明系统2后端端连接光学结构4，整个筒形结构被封闭的结构包围，提供环形照明光源照明特殊环境。环形照明光源3与封闭结构1后端镶嵌在一起，其结构将白光光源与红外光源排列成圆环形，环形照明光源中有白光LED六个、红外LED两个。光学结构另一端与工业相机通过焦距调节控制系统连接在一起。通过焦距调节调试两者之间的距离，直到显示清晰可分辨的图像。工业相机、焦距调节控制系统、环形照明光源与PC机连接，由PC机负责信号的控制和数据的输入输出。

整个封闭结构1为黑色不透光，里面有特殊材料涂满，此设计目的是针对光源在封闭结构1内充分的漫反射，使光源均匀的照射在筒形结构上。封闭结构1在侧壁中涂有分布不均的圆环，该不均匀的设计由光学的特殊算法设计，以克服结构偏大的弱势，大大缩小干眼设备的结构体积。环形照明光源3包括八个LED灯泡组成，其中白光LED与红外LED成一定设计排列。筒形Placido环照明系统2与环形照明光源3组成了环形光源系统，发出Placido环照射在受测者的角膜上。光学结构4通俗来说就是相机的镜头，但是由于本发明使用的是工业相机6，直接由CCD成像，因此“镜头”需要特殊的处理和设计。光学结构4中的标定位5上有十字8，标定位5的最低端有自己独自的照明系统，目用于点亮十字标定，使受测者便于观察。筒形的Placido环照明系统与光学结构系统连接在一起，照明系统通过球面内的漫反射充满筒形结构照射在人眼上，光反射回光学结构系统使其呈现清晰的像给工业相机；在光学结构系统中还有标定十字的结构，十字结构嵌套入光学结构当中有其独自的照射光源使十字呈现在中心圆环的正中央。

工业相机6放置于焦距调节控制系统7上，工业相机6把面CCD与前方的光学结构需要经过严密的位置摆放和固定，这样为后期的焦距调节节约大量时间。焦距调节控制系统7由于受测者个体不同，每次也不能保证受测者的位置一定，因此适当的调节是必要的，这样可以使检测图像更为精准，成像更加清晰，便于算法处理，也更好的提供医生作为病患参考。

环形照明光源可以切换红外与白光两种光源适用与不同模块检测的需求；该设备支持单眼的干眼检测，体积小，方便移动，携带；该设备的泪膜破裂时间测量系统模块，泪河高度检测系统模块和泪膜脂质层形态测量模块算法精度高，处理速度快，实时更新，提高了设备测量精度。

干眼检测系统集成于PC机，干眼检测系统用于进行处理单片机传输的视频图像信息，疾病检测判断以及诊断结果的输出，包括数据处理控制系统，泪膜破裂时间测量系统模块，泪河高度检测系统模块，泪膜脂质层形态测量模块和睑板腺成像模块。

数据处理控制系统对采集的图像进行相关模块处理，并对测量结果进行分析处理。设备成像系统内部的环形照明光源由PC机控制点亮、关闭或者亮度调节

数据处理控制系统从摄像机获取图像，通过无线WIFI或蓝牙输出或者连接USB至PC终端；泪膜破裂时间测量系统模块，泪河高度检测系统模块，泪膜脂质层形态测量模块和睑板腺成像模块集成于PC端安装的诊断软件中。该软件包括接收由工业相机传送出的采集数据；对采集数据的算法分析；诊断干眼症状；总结，输出检查报告。

小型干眼检测设备的工作过程如下：将干眼检测仪与PC端连接，通过PC端软件连接干眼检测仪并开始进行检查，根据不同的检测模式光源会做出不同调整。开始测量，受测者将眼睛靠近封闭结构的开口，眼睛直视设备中的十字标。此时控制设备者调节焦距控制系统，使圆环在受测者眼部清晰成像。调节完毕后根据检查模块指令PC端记录。记录完毕后按模块进行算法处理，处理过的记录结果与医学标定结果对比得出诊断结果。最后诊断结果上传患者的检查记录，医生根据检查结果复查或进一步治疗。

干眼检测系统，首先进行图像预处理，然后进行图像分析检测。检测包括：Placido环形边缘检测，使用筒形的Placido光源，使检查者眼部充满Placido环，实时的处理拍摄影像前后帧中环形边缘的变化，分析检测出干眼病患者泪膜的破裂时间与破裂的位置标定；泪河高度检测，使用环形白色照明光源来测定泪河高度位置标定和高度计算，需要医务人员在PC端手动的标定出由医学判断的标准的泪河，测量更符合医学标准，检测更精确；脂质层形态检测，通过对图像进行图像增强处理，在PC显示端实时的观察脂质层厚度的变化情况。同时该算法对测试过程中的瞬目自动识别报错，提醒医务人员重新测量，以免出现诊断错误；睑板腺成像模块与脂质层检测模块类似，需要进行图像增强的算法处理。

干眼检测系统能对泪膜的实时变化进行快速的识别计算，对泪河高度判定测量也更为标准化，提高医务人员对疾病判断的主观性，对脂质层厚度判别也更为明显直观，对医务人员对疾病程度的判断提供更多帮助。

本发明以保护患者的眼部健康为第一原则，非侵入式测量，无化学试剂滴入，无强烈光源照射。该设备体积小，配置简单便携，协同设备便于实现，如显示及算法模块都能在PC端实现。同时算法模块简化了大型设备中多环的处理，采用新的快速识别方法，缩短了检测的时间。最重要的是，该设备大大降低陈本，可以普及各级医院门诊甚至家中，大大方便了患者，也使患者及时就诊以免延误病情。